El telescopio espacial James Webb revela la primera imagen directa de un exoplaneta

• El equipo de observación del JWST detectó una tenue fuente de luz infrarroja en el disco de escombros alrededor de la joven estrella TWA 7, ubicada a unos 111 años luz de la Tierra, y si se confirma, sería el primer exoplaneta descubierto directamente por el telescopio
• La mayoría de los miles de exoplanetas conocidos se han encontrado por métodos indirectos, como la sombra que producen al pasar frente a su estrella, pero este estudio se distingue por haber captado un candidato mediante imagen directa
• Los investigadores redujeron el problema de que la luz de la estrella es mucho más brillante que la del planeta usando un coronógrafo y procesamiento avanzado de imágenes para confirmar la fuente infrarroja cerca de TWA 7
• Se estima que el objeto candidato, TWA 7 b, tiene una masa similar a la de Saturno, una temperatura de unos 120 grados Fahrenheit y una ubicación a unas 50 veces la distancia entre la Tierra y el Sol; la probabilidad de que sea una galaxia de fondo es de alrededor de 0.34%
• Si se confirma como exoplaneta, sería el primer caso de observación directa de un planeta que da forma a la estructura de un disco de escombros, y mostraría que el JWST puede abrir un rango de masas y distancias difícil de alcanzar con observaciones previas

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Candidato a planeta captado alrededor de TWA 7

• El equipo de observación del JWST confirmó una tenue fuente de luz infrarroja dentro del disco de escombros que rodea a la joven estrella TWA 7
  • TWA 7 se encuentra a unos 111 años luz de la Tierra
  • Los investigadores consideran muy probable que esta fuente de luz sea un exoplaneta
  • De confirmarse, sería el primer caso en que el JWST descubre un nuevo exoplaneta mediante imagen directa
• Este estudio fue publicado en Nature
• En enero de 2023, el JWST ya había confirmado un descubrimiento previo de un posible exoplaneta, pero este estudio se distingue por tratarse del hallazgo de un nuevo exoplaneta mediante imagen directa

Método de imagen directa y resultados de observación

• La razón por la que es difícil obtener imágenes directas de exoplanetas es que el brillo de la estrella eclipsa la tenue luz de los planetas cercanos
• Los investigadores bloquearon la intensa luz estelar con el coronógrafo del JWST y eliminaron el resplandor restante con procesamiento avanzado de imágenes
• Como resultado, apareció una tenue fuente de luz infrarroja cerca de TWA 7, y el objeto candidato fue denominado TWA 7 b
  • Se estima que su masa es similar a la de Saturno
  • Su temperatura inicial observada es de unos 120 grados Fahrenheit
  • Su distancia respecto de la estrella es de unas 50 veces la distancia entre la Tierra y el Sol
  • Está ubicado dentro del hueco de uno de los tres anillos de polvo del disco de escombros
  • La probabilidad de que sea una galaxia de fondo es de alrededor de 0.34%
• TWA 7 ha sido desde hace tiempo un objeto de interés porque desde la Tierra puede verse su disco de escombros de frente, y estudios previos habían sugerido indirectamente la existencia de un planeta aún no descubierto a través de los huecos del disco
• Los investigadores simularon con modelos computacionales un sistema planetario potencial, y el resultado coincidió con las imágenes observadas por el JWST, lo que aumentó la confianza en la interpretación
• La masa de TWA 7 b sería aproximadamente 10 veces menor que la de los exoplanetas captados hasta ahora mediante imagen directa, lo que demuestra la capacidad de observación del instrumental del JWST
• Si esta fuente de luz se confirma como un exoplaneta real, sería el primer descubrimiento directamente vinculado a un planeta que moldea un disco de escombros alrededor de una estrella
• El JWST puede abrir un rango de masas de exoplanetas y distancias a su estrella que era difícil de alcanzar con observaciones anteriores, y podría usarse para entender la diversidad, la formación y la evolución de los sistemas planetarios

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Opiniones de Hacker News

• Por si alguien se lo pregunta, todavía estamos muy lejos de obtener una imagen de este planeta, o de cualquier exoplaneta, que tenga más de 1 píxel
  Para fotografiar este planeta a 110 años luz de distancia en 100×100 píxeles, es decir, con una resolución como la de un ícono pequeño, se necesitaría un telescopio de unos 450 km de diámetro. Es un límite físico determinado por la longitud de onda de la luz
  La mejor opción sería construir un interferómetro óptico espacial con dos nodos separados por 450 km y sincronizarlos a nivel de una longitud de onda, pero es un desafío de ingeniería muy difícil

  • Se puede hacerlo incluso mejor. Si se usa el Sol como lente gravitacional[1] y se coloca una sonda en el punto focal a 542 UA, se podría ver la superficie de un planeta a 98 años luz con una resolución de 25 km[2]
    Sería algo enorme y tomaría muchísimo tiempo, pero parece estar dentro de las capacidades tecnológicas actuales de la humanidad

    1. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gravitational_lens

    2. https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s...

  • Si llevamos esta idea más lejos, desaparecen varias posibles soluciones a la paradoja de Fermi
    Si, como yo, uno cree que el futuro de la civilización es un Dyson Swarm, habría cientos de millones de estructuras orbitales alrededor del Sol, más o menos entre las órbitas de Venus y Marte. Aun así, la separación promedio sería de unos 100.000 km, así que ni siquiera estaría congestionado
    A menudo preguntan por qué hacerlo, y la razón es simple: superficie habitable y energía por unidad de masa. Con una población de 10.000 millones de personas, cada una tendría un terreno del tamaño de África y un presupuesto energético equivalente a la potencia solar que llega a la Tierra; una escala de energía realmente difícil de imaginar
    Entonces ya no se usaría un telescopio de 450 km de ancho, sino estructuras orbitales separadas hasta unos 400 millones de km. La resolución para observar mundos muy lejanos sería inimaginablemente alta
    Por eso se debilitan las soluciones de la paradoja de Fermi que dicen que las civilizaciones avanzadas podrían esconderse. No hay forma de esconderse de una civilización K2

  • ¿Qué tan grandes tendrían que ser el telescopio, los espejos o las lentes para fotografiar el sistema Alpha Centauri, a 4,37 años luz de distancia?
    ¿Y se podría “escanear” una región amplia y luego componer una imagen a partir de varias imágenes pequeñas?

  • Sería increíble colocar de forma uniforme un arreglo de telescopios espaciales en la órbita terrestre alrededor del Sol, y hacer que los telescopios que no puedan comunicarse directamente con la Tierra por estar ocultos por el Sol se retransmitan la señal entre sí
    Así se podría usar una apertura sintética de 2 UA al observar fuera del plano orbital del sistema solar. Tal vez incluso podría servir también como observatorio de ondas gravitacionales
    Claro que por ahora está más cerca de la ciencia ficción que de la ciencia, pero parece plausible que algún día podamos construir algo así

  • O se pueden usar dos o más telescopios separados por 450 km:

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture_synthesis

    • https://www.nature.com/articles/ncomms7852

• El nombre de Anne-Marie Lagrange, autora principal del estudio, le queda demasiado bien a una astrofísica
  Me pregunto si será pariente lejana de la persona que dio nombre a los puntos de Lagrange. https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point
  Por cierto, hasta ahora no conocía a A-M Lagrange, pero su carrera es realmente impresionante: https://en.wikipedia.org/wiki/Anne-Marie_Lagrange
  • En Scopus hay 390 perfiles de personas con el apellido Lagrange. No es un apellido muy común, pero tampoco raro, y algunas de esas personas inevitablemente terminan en la academia, sean o no descendientes de Joseph-Louis
  • Yo pensé exactamente lo mismo. Seguramente otra vez está actuando el determinismo nominativo
  • De hecho, el JWST orbita L2!

https://webbtelescope.org/contents/media/images/01F4STZH25YJ...

• Antes era escéptico respecto a JWST. Pensaba que, si hubiéramos esperado un poco y aprovechado lanzadores grandes más baratos y avances en imagen computacional, habría sido una mejor inversión científica.
  Pero esto es la culminación de la construcción de una catedral para la ciencia. Desde el momento en que empezamos a entender el universo, hasta el momento en que despertamos del largo sueño de ser el centro del universo creado por Dios, cada piedra que se fue apilando construyó la disciplina actual, y ahora podemos imaginar y ver de verdad no solo otras esferas donde podríamos poner un pie, sino sistemas completos formados por esas esferas.
  Es realmente majestuoso.
  • Si uno piensa así, ¿por qué hacer cualquier cosa?
    Esa lógica se puede aplicar a casi todo. Es la idea de que algo mejor llegará pronto, así que mejor esperar.
    Sin duda también hubo otros avances obtenidos al construir el JWST, y esas tecnologías podrían aplicarse a un telescopio teóricamente mejor.
• La parte de “también existe una ligera posibilidad de que la nueva fuente infrarroja detectada sea una galaxia de fondo” me parece interesante por la escala del error, aunque entiendo que este trabajo es difícil.
  Es como decir: “creíamos haber fotografiado algo, pero en realidad podrían haber sido miles de millones de cosas mucho más grandes y muchísimo más lejanas”.
  • Con el tiempo, el movimiento orbital permitirá distinguir entre ambas posibilidades.
    Aunque, si orbita a 50 AU alrededor de una estrella más bien pequeña, podría tomar bastante tiempo.
• Para percibir de otra manera la distancia de 111 años luz: las sondas Voyager todavía no han llegado ni a 1 día luz de la Tierra.
• Otra cosa genial de esta técnica es que, cuanto más lejos está un planeta de una estrella brillante, más fácil es verlo, así que favorece a los planetas alejados de su estrella.
  En cambio, las técnicas actuales están sesgadas hacia planetas cercanos. Tanto el método de desplazamiento Doppler como el de curva de luz detectan bien planetas que orbitan cerca de su estrella.
  Usar ambas técnicas en conjunto nos dará una mejor idea de la distribución de planetas.
• El pasaje que dice: “Para respaldar aún más las observaciones, Lagrange y sus colegas ejecutaron un modelo computacional que visualiza el posible sistema planetario, y las imágenes simuladas coincidieron con las captadas por el telescopio. ‘Así que pudimos estar realmente seguros de que había un planeta’”... aunque me gusta este trabajo y no veo razones para dudar de que sea una imagen real de un exoplaneta, considero que este tipo de modelado es una evidencia bastante débil para respaldar una hipótesis.
  Los modelos se construyen con supuestos, y esos supuestos están influidos por las expectativas. Un modelo no es datos.
  • Depende de cómo se haya construido el modelo y cómo se haya usado. Idealmente, uno esperaría que la gran mayoría de las observaciones posibles no encajaran con el modelo.
    Pero si la observación real sí encaja, es una señal fuerte de que estás viendo el objeto esperado. En cambio, si no encaja, ni siquiera puedes estar seguro de si el modelo está solo un poco equivocado.
• El título de HN está sutilmente mal. Esta no es la primera imagen directa de un exoplaneta tomada por JWST. En un artículo de marzo también aparecen varias imágenes de exoplanetas del JWST: https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-images-you...
  Al título original, “The James Webb Space Telescope Reveals Its First Direct Image Discovery of an Exoplanet”, le falta en HN la palabra clave “discovery”. Es decir, significa que se descubrió por primera vez un planeta previamente desconocido mediante imagen directa.
  • Ya agregaron “discovery” al título.
    El título enviado era “James Webb Space Telescope reveals its first direct image of an exoplanet”, y probablemente fue un intento bienintencionado de ajustarse al límite de 80 caracteres de los títulos de HN. Ahora lo acortaron usando JWST.
• JWST es una maravilla de la ingeniería. Al mismo tiempo, también es una máquina diseñada para ajustarse a las limitaciones que podían manejar los cohetes más potentes de la década de 1990.
  Ahora que se están desarrollando varios lanzadores superpesados con carenados enormes, basta imaginar lo potentes que podrían ser los telescopios del futuro.
  • Ojalá algún día tengamos un telescopio lo bastante potente como para vivir un momento Van Leeuwenhoek a escala galáctica, como cuando Van Leeuwenhoek descubrió los microorganismos. Es decir, ese instante en que de pronto veamos que las galaxias hierven de naves espaciales.
  • Es difícil decidir construir una carga útil del nivel de JWST basándose en un lanzador que aún no ha sido validado.
    Para lanzar una misión planificada en escalas de décadas, probablemente querrías esperar a que lo que está “en desarrollo” sea validado.
  • Exacto. Es una pena que no se hayan desarrollado uno o dos gemelos al mismo tiempo. El costo adicional no habría sido enorme, y ahora también existe un cohete de SpaceX capaz de lanzarlos.
• Es realmente emocionante. Parece que algún día podremos recibir estos descubrimientos en imágenes de mayor resolución. Sería bueno que alguien que conozca mejor este campo aporte su opinión.
  El momento en que obtengamos por primera vez una fotografía de observación directa de un exoplaneta similar a la Tierra será un punto de inflexión histórico.
  • Eso se logrará con la lente gravitacional solar. Hay un artículo reciente de NASA al respecto.
    Básicamente, si envías una sonda más allá de 550 AU en dirección opuesta al exoplaneta objetivo y la apuntas hacia el Sol, puedes obtener una foto distorsionada de alta resolución de ese planeta alrededor del Sol. Luego se puede reconstruir con algoritmos para que parezca una foto normal.
    Es muy probable que el viaje tome décadas, y la construcción también parece que llevaría mucho tiempo. Aun así, dentro de 40 a 100 años quizá veamos muchas imágenes HD de exoplanetas “cercanos”. Si sigo vivo para entonces, creo que estaría increíblemente emocionado.
  • El Nancy Grace Roman Space Telescope llevará un coronógrafo mejor como demostrador tecnológico. Siguen apareciendo formas de mejorar esta tecnología.